Evolution temporelle des différents albédos sur le site des Corbières

Le deuxième filtre de Kalman cherche à analyser l’albédo de surface afin d’obtenir deux produits albédo désagrégés dynamiques : l’albédo de la végétation et l’albédo du sol nu. Ces deux produits désagrégés permettent de suivre les cycles saisonniers de l’albédo de la végétation et du sol, et mettent en évidence les différences interannuelles. Afin d’obtenir ces albédos désagrégés dynamiques, l’albédo satellitaire de surface (MODIS) et les albédos désagrégés ECOCLIMAP sont analysés à chaque pas de temps, c’est-à-dire tous les 8 jours.

Figure IV-6 : Ecarts retrouvés entre le produit FCOVER issu de la dévégétalisation (𝐹𝐶𝑂𝑉𝐸𝑅𝐴𝑁𝐴) et (a) le produit climatologique (𝐹𝐶𝑂𝑉𝐸𝑅𝐸𝐶𝑂) et (b) le produit satellitaire BioPAR GEOV1 (𝐹𝐶𝑂𝑉𝐸𝑅𝑆𝐴𝑇).

(a)

La Figure IV-7 décrit l’évolution de ces albédos désagrégés (végétation et sol) et de l’albédo agrégé (surface) dans le domaine du VIS, dans lequel la végétation est fortement active, entre 2001 et 2013 sur le site des Corbières, et les confronte au produit satellitaire, à la base de données ECOCLIMAP et aux produits issus de l’analyse par la méthode CA-14. Comme nous pouvons l’observer Figure IV-7(a) et Figure IV-7(b), les produits analysés sont beaucoup plus dynamiques avec la version PL-17 qu’avec la version précédente CA-14. Entre 2001 et 2013, le nouvel albédo du sol (Figure IV-7(a)) oscille entre un minimum de 0.012 au jour 25 de l’année 2004 et un maximum de 0.058 au jour 185 de l’année 2009 autour d’une moyenne de 0.032 (écart type moyen de 0.011), tandis que l’albédo issu de l’ancienne version n’évolue que très légèrement (écart type de 0.001 en moyenne) autour d’une valeur de 0.042. L’albédo du sol présent dans la base de données ECOCLIMAP est quant à lui statique à 0.1. Concernant l’albédo de la végétation (Figure IV-7(b)), l’ancienne version produit un résultat plus dynamique que pour l’albédo du sol nu, mais l’amplitude reste tout de même plus faible que lors de l’utilisation de la nouvelle version. En effet, 𝛼𝑉𝐼𝑆𝑣𝑒𝑔𝐶𝐴−14

évolue entre 0.014 et 0.046 avec un écart type moyen de 0.004 tandis que 𝛼𝑉𝐼𝑆𝑣𝑒𝑔𝑃𝐿−17 varie entre 0.007

et 0.048 avec un écart type moyen de 0.006. Cette différence en écart type traduit la différence de dynamisme entre les deux produits. L’albédo de la végétation ECOCLIMAP est statique et présente une valeur de 0.063.

La Figure IV-7(c), quant à elle, montre l’évolution des albédos de surface totale (agrégés) calculés sur le principe de l’Eq. II-16 du Chapitre II. Dans cette Figure IV-7(c), les résultats de la nouvelle version sont comparés à ceux obtenus avec la méthode CA-14, à l’albédo de surface ECOCLIMAP et aux albédos satellitaires (MODIS). Comme nous pouvons le remarquer, ces trois albédos de surface sont identiques, avec des valeurs comprises entre 0.016 et 0.046 pour la période d’étude. En effet, la seule différence entre la nouvelle et l’ancienne version réside dans l’utilisation d’un FCOVER dynamique à la place d’un FCOVER climatologique. Ainsi, aucune différence n’est retrouvée dans le produit albédo agrégé, seule la répartition de l’albédo de surface entre albédo de végétation et albédo du sol change.

Cette différence de dynamique dans les produits albédo du sol et de la végétation des deux versions de désagrégation est due à une forte différence de dynamique dans le produit 𝐹𝐶𝑂𝑉𝐸𝑅𝐴𝑁𝐴, voir Section 3.1. Lorsque la fraction de végétation est très élevée, comme dans la version CA-14 (fixe à 0.922), la quasi-totalité des variations de l’albédo de surface est assignée à l’albédo de la végétation. Ainsi l’albédo de la végétation et l’albédo de surface de la version CA-14 sont quasiment identiques à la fois en termes d’amplitudes et de valeurs. A l’inverse la nouvelle version s’appuie sur un FCOVER qui varie fortement selon la saison. Durant l’hiver le FCOVER utilisé présente des valeurs faibles (0.4 voir Tableau IV-2), par conséquent la fraction de sol est plus importante que la fraction de

végétation. Ainsi selon l’Eq. II-16 du Chapitre II, durant la période hivernale l’albédo du sol va être plus proche de l’albédo de surface que ne l’est l’albédo de la végétation. Durant la période estivale la fraction de végétation va être plus élevée et majoritaire (0.7, voir Tableau IV-2), l’albédo de la végétation est donc plus proche de l’albédo de surface que ne l’est l’albédo du sol.

Figure IV-7 : Evolution temporelle de (a) l’albédo du sol nu, (b) l’albédo de la végétation et (c) l’albédo total de surface dans le domaine du visible, sur le site des Corbières. La ligne en pointillés marron indique les valeurs ECOCLIMAP. Les points en vert indiquent les résultats obtenus avec la méthode issue de Carrer et al. (2014), dite CA-14. Les points rouges montrent les résultats obtenus avec la nouvelle version de l’algorithme (PL-17), les barres verticales grises signifiant l’incertitude de l’analyse. Les points en bleu sur la partie (c) indiquent les valeurs des données d’albédo satellitaire BSA MODIS, dans le domaine du visible. Dans la partie (c), les points bleus sont totalement masqués par les rouges du fait de leurs valeurs identiques.

Dans le filtre de Kalman « albédo », la valeur agrégée (surface) est fixée par la valeur d’albédo satellitaire. Les albédos désagrégés ECOCLIMAP, associés au 𝐹𝐶𝑂𝑉𝐸𝑅𝐴𝑁𝐴, permettent quant à eux la répartition de l’albédo du sol et de la végétation autour de cette valeur commune(𝛼𝑆𝐴𝑇). Comme avec le FCOVER (Section 3.1), les albédos analysés vont avoir tendance à s’écarter des valeurs à priori pour se rapprocher de la nouvelle valeur observée. Dans le filtre de Kalman « albédo », l’écart entre les valeurs des albédos désagrégés à priori et analysés va dépendre de la densité de la végétation (FCOVER). La Figure IV-8 décrit l’évolution de la répartition des albédos désagrégés analysés par rapport à leur valeur à priori (ECOCLIMAP) en fonction du 𝐹𝐶𝑂𝑉𝐸𝑅𝐴𝑁𝐴, dans le domaine du visible. Le ∆𝛼𝑣𝑒𝑔 de la Figure IV-8 symbolise l’écart entre l’albédo de la végétation analysé et l’albédo de la

végétation à priori (ECOCLIMAP), et ∆𝛼𝑠𝑜𝑖𝑙représente l’écart entre l’albédo analysé et à priori

(ECOCLIMAP) pour le sol. On note deux lois centrées autour d’une valeur de FCOVER de 0.5. Pour les valeurs de FCOVER supérieures à 0.5, plus le FCOVER augmente, plus le ∆𝛼𝑣𝑒𝑔 devient important face

au ∆𝛼𝑠𝑜𝑖𝑙. Ainsi, plus le couvert est végétalisé, plus l’écart entre analysé et à priori est affecté au

produit albédo de la végétation. A l’inverse, pour des surfaces peu végétalisées (FCOVER<0.5), la fraction de sol est celle qui jouera le rôle le plus important. Plus le FCOVER diminue, plus l’écart entre le produit à priori et analysé du sol croît par rapport à l’écart dans le produit végétation. Ces deux lois associées forment une sigmoïde, visible Figure IV-8 définie par Eq. II-22 et Eq. II-23 du Chapitre II.

De la même manière que la Section 3.1.1, la Section 3.2.1 présente les résultats pour le site des Corbières. La section suivante détaille et analyse les résultats à l’échelle de la zone d’étude.

Figure IV-8 : Evolution de la répartition, entre sol et végétation, des écarts entre les valeurs à priori (ECOCLIMAP) et analysées (PL-17) en fonction de la fraction de végétation (FCOVER) de l’écosystème. ∆𝛼_𝑣𝑒𝑔 représente l’écart entre l’albédo de la végétation analysé et l’albédo de la végétation à priori,

(b)

(a)

∆𝛼_{𝑠𝑜𝑖𝑙} et représente l’écart entre l’albédo analysé du sol et son albédo à priori. Les résultats présentés en (a) sont les résultats obtenus dans le domaine du visible, les résultats présentés en (b) sont ceux dans le domaine du proche infra-rouge.